铸铁热处理的影响及与钢热处理的异同

铸铁是碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金，工业用铸铁成分是以铁、碳、硅三元合金为主要元素，并含有锰、磷、硫等杂质的多元合金。工业用铸铁分为普通铸铁和合金铸铁两大类。普通铸铁的成分（质量分数）大致为：C 2.0%～4.0%、Si 0.6%～3.0%、Mn 0.2%～1.2%、P 0.1%～1.2%、S 0.08%～0.15%。合金铸铁是在普通铸铁中加入铬、钼、钒、镍、铜、铝等合金元素，或者提高硅、锰、磷等元素的含量而得到的，合金铸铁分为：抗磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁。

碳在铸铁中的存在形式有两种：游离石墨（符号G）、化合态的渗碳体（Fe₃C），少量溶解于基体。按照碳在铸铁中存在形式和石墨形态，铸铁可以分为四种：白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球磨铸铁。

铸铁的热处理与钢的热处理相比，有共性，也有不同之处。铸铁可以仿照钢的热处理工艺方法。但是，由于铸铁中的碳的存在形式和金属基体化学成分的差异，致使铸铁的热处理有其特殊性，主要表现在以下几个方面。

（1）共析转变是一个范围 铸铁是Fe-C-Si的三元合金，图6-1所示为Fe-C-Si三元合金稳定性相图，其共析转变发生在一个相当宽的温度范围，在这个温度范围存在铁素体+奥氏体+石墨的稳定平衡和铁素体+奥氏体+渗碳体的准稳定平衡。在共析温度范围的不同温度，都对应着铁素体和奥氏体的不同平衡数量，这样，只要控制不同的加热温度和保温时间，就可以获得不同比例的铁素体与珠光体基体组织，从而在较大的幅度内调整铸铁的力学性能。

图6-1 Fe-C-Si三元合金稳定态相图

（2）可控的基体碳含量 铸铁碳含量尽管很高，但是石墨化过程可以是碳全部或部分以石墨形态析出，使铸铁的基体不仅具有类似低碳钢的铁素体组织，甚至可以控制不同的石墨化程度，得到不同数量和形态的铁素体与珠光体混合物，或其他奥氏体转变产物。这样可使铸铁通过热处理，既可获得具有相当于高碳钢的性能，又可获得相当于中、低碳钢的性能。(www.xing528.com)

（3）热处理工艺参数选择范围大 铸铁奥氏体及其转变产物的碳含量可以在一个相当大的范围内变化，奥氏体化的温度和加热、保温、冷却条件就可以在相当大的范围调整，控制奥氏体及其转变产物的碳含量，从而使铸铁的性能可在较大的范围进行调整。

（4）石墨形态的不变性 热处理不能改变石墨的形态以及分布特性（除了石墨化退火以外）。而铸铁的热处理效果与铸铁中石墨的形态密切相关。灰铸铁热处理有一定的局限性，球墨铸铁中石墨形态呈球状，石墨对基体的割裂作用较小，因而凡是能改变铸铁基体的各种热处理方法对球墨铸铁都非常有效。

（5）热处理保温时间较长 铸铁中的石墨是碳的集散地。相变过程中，碳常常需要作远程扩散，其扩散速度受硅的较强烈的阻碍影响，加之铸铁的导热性差，使碳溶入奥氏体的速度变慢。通过延长保温时间，可获得比较均匀的奥氏体基体。

（6）对淬火冷却介质的不敏感性 铸铁的实际冷却速度比钢慢得多，对淬火冷却介质也不如钢敏感。在淬火临界尺寸内，水冷和油冷后获得的硬度值相差不大。所以，为了防止开裂，一般不选择水冷淬火。

（7）铸铁的耐回火性好 由于碳和硅的作用，铸铁淬火后，在保证力学性能的前提下，为了充分消除应力，一般都采用较高的回火温度，回火时间也长些。